H.264&AVS双模视频解码器中帧内预测和反量化反变换的硬件实现

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目前,数字多媒体技术发展迅速。国际上的H.264标准和我国自主研发的AVS标准是最先进的视频标准。H.264HighProfile是H.264的进一步扩展。因此,设计同时支持这两个标准的解码芯片,不仅使得芯片的功能更强,而且对于以后的双模或多模视频解码芯片的研究具有重要的意义。本文致力于研究设计能够支持AVS和H.264HighProfile双重标准的反量化、反变换以及帧内预测可重构IP核。
  本文首先讲述了AVS标准和H.264HighProfile标准的主要特点以及解码框架,给出了双模视频解码器的整体结构,重点介绍了两个标准中反量化、反变换以及帧内预测算法,并且分析了两种标准中三个算法的异同点。
  其次,根据三个模块算法的异同点以及双模视频解码器的结构,采用软件和硬件协同处理的方法对三个模块进行设计。反量化设计:提出了一种可重构的反量化模块,不但实现了AVS的反量化,而且能够支持具有缩放功能H.264HighProfile的反量化。反变换设计:提出了一个支持AVS8×8变换、H.264HighProfile8×8变换和4×4变换的电路结构,包括一个可配置的IT运算结构和8×8转置矩阵结构,只要根据类型控制信号线就能正确的处理残差,没有任何的资源浪费。帧内预测设计:提出了支持帧内帧间像素重建的帧内预测模块,实现AVS和H.264HighProfile接口和存储部分的共享;H.264HighProfile帧内预测模块的设计支持帧场白适应解码,它有一个可配置的运算结构,支持26种预测模式的预测值计算。
  最后,由系统硬件C模型得到相应模块的测试向量,进行调试和仿真,通过了FPGA的验证。使用TSMC的O.13umCMOS单元库,用Synopsys的DesignCompiler软件进行了综合。综合及仿真结果表明,该设计能实现对AVS和H.264HighProfile高清视频的实时解码。
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